RPC的基本原理和主要特點

以下文章來源于嵌入式大雜燴

一、RPC簡介

RPC(Remote Procedure Call，遠程過程調用)機制是一種常用的通信機制。實際上就是要像調用本地的函數一樣去調遠程函數。

RPC機制，在互聯網中應用得比較廣泛。在我們嵌入式中，把傳輸層拓展到IPC、TPC/IP、UART、USB等，很多場景下也都可以用得上。

如：

? 需要發(fā)送確認的場景，比如發(fā)送某個數據，需要對端回復一個數據進行確認，這種場景，我們可以在應用上進行實現，隨著協議越加越多，對應的回復的代碼也越來越多，但基本都是很相似的代碼。這種下使用RPC機制就比較優(yōu)雅了，本地發(fā)起遠端調用請求，遠端執(zhí)行完后會將結果返回。

? 應用于進程間的交互：你寫了一段代碼，這段代碼可以調用你電腦上某個服務提供的功能，而不需要關心這個服務運行在你的電腦上還是在網絡的另一端。

? 應用于板間的交互：多個控制板之間需要通信和協作來協調生產過程。使用RPC可以簡化這些控制單元之間的調用和數據共享。

? 應用于端云的交互：IoT設備通常需要和云端服務器或其他設備交互。通過RPC，設備可以遠程調用云服務，實現數據同步、功能升級等操作。

二、RPC的基本原理

嵌入式RPC機制主要由客戶端和服務器兩部分組成：

1、客戶端：發(fā)起調用請求，將參數傳遞給遠程方法，并接收服務端返回的結果。在嵌入式系統中，客戶端通常作為非安全環(huán)境中的應用程序。

2、服務器：執(zhí)行客戶端調用的遠程過程，并將結果返回給客戶端。在嵌入式系統中，服務器通常位于安全環(huán)境中的可信執(zhí)行環(huán)境(TEE)中，如OP-TEE框架。

這張圖里的network傳輸鏈路，在我們嵌入式中，對于不同的應用場景可以是UART、USB等。

RPC的基本工作原理如下：

1、定義遠程方法接口(服務契約)，包括方法名稱、參數類型、返回值類型等信息。

2、生成客戶端和服務端的stub(樁)和skeleton(骨架)代碼。

3、客戶端通過stub調用遠程方法，stub將請求序列化為網絡傳輸格式，然后通過網絡發(fā)送給服務端。

4、服務端接收到請求后，通過skeleton進行反序列化，根據接口定義執(zhí)行遠程方法，并將返回值序列化為網絡傳輸格式，發(fā)送給客戶端。

5、客戶端接收到服務端的響應后，通過stub進行反序列化，獲取返回值。

三、RPC的主要特點

跨平臺性：RPC框架可以在不同的操作系統和平臺上運行，實現跨平臺的遠程調用。這一特點使得RPC框架能夠廣泛應用于各種異構環(huán)境中，提高了系統的靈活性和適應性。

透明性：RPC框架隱藏了底層的通信細節(jié)，使得客戶端能夠像調用本地函數一樣調用遠程函數，無需關注網絡通信的具體實現。這一特點簡化了開發(fā)者的編程模型，降低了開發(fā)難度。

高效性：RPC框架通常采用二進制數據傳輸和壓縮等技術，使得網絡通信效率更高，比如使用protobuf進行序列化與反序列化。

四、嵌入式RPC框架推薦：erpc

eRPC(嵌入式RPC)是NXP開源的、用于多芯片嵌入式系統和異構多核SoC的開源遠程過程調用(RPC)系統。與其他現代RPC系統(如出色的Apache Thrift)不同，eRPC的與眾不同之處在于它是為緊密耦合的系統設計的，使用純C實現遠程功能，并且代碼大小較小(<5kB)。它不適用于網絡上的高性能分布式系統。

erpc源碼：

https://github.com/EmbeddedRPC/erpc

? 函數的參數和標識符(用于被調用的例程)被序列化成字節(jié)流。

? 該字節(jié)流通過通信通道(IPC、TPC/IP、UART等)傳輸到服務器。

? 服務器對參數進行反序列化，確定調用了哪個函數，然后調用它。

? 如果函數返回一個值，那么該值將被序列化并通過通信通道發(fā)送回客戶端。

erpc主要特點

? 輕量級但可擴展

? 生成的代碼較小

? 抽象傳輸接口

? 序列化數據的大小較小

? 非常適合C語言的環(huán)境，也足夠靈活，可以支持面向對象的語言，如c++

? 從服務器到客戶機的異步通知

? 最小化延遲影響